В пятницу, второго октября в журнале Science появилось больше дюжины статей, посвященных одному и тому же предмету. Предмет этот носит имя Арди и, возможно, является самым старым из известных предков человека. Останки Арди были найдены 15 лет назад, однако полное их описание стало доступно только сейчас. Многие специалисты уже назвали открытие Арди самым значимым событием эволюционной биологии последних лет.
Предыстория
По сравнению со специалистами из многих других областей биологии, эволюционисты и палеонтологи находятся в крайне невыгодном положении. У молекулярного биолога или зоолога материал для экспериментальной проверки своих гипотез всегда под рукой. Ученые, пытающиеся восстановить прошлое живых существ, вынуждены основывать свои предположения на косвенных доказательствах, а то и вовсе только на логических доводах. Такие основания даже самим авторам порой кажутся сомнительными.
Иногда палеонтологам все же удается отыскать "правильные" останки и закрыть некоторые бреши в эволюционных теориях. Например, в 1974 году ученые, работавшие в долине реки Омо в Эфиопии, обнаружили наполовину сохранившийся скелет, получивший имя Люси. Возраст Люси оказался равным 3,2 миллиона лет, и она была признана самым старым из известных предков рода Homo. Однако недостаточно старым, чтобы окончательно проследить, как произошло расхождение эволюционных путей человека и шимпанзе.
Считается, что ветви шимпанзе и человека начали развиваться независимо друг от друга около шести миллионов лет назад. Эта цифра была получена после сравнения последовательностей ДНК современных представителей этих групп живых существ. Подробнее о генетическом методе определения временных рамок того или иного события можно прочитать здесь.
Один из черепов - знаменитый череп Тумаи - возможно, укладывается в нужные ученым временные рамки. Однако оценка возраста этого черепа вызывает очень много споров. Кроме того, не все специалисты согласны, что Тумаи вообще был предком человека. Подробнее о Тумаи, известном также как прачеловек из Чада, можно прочитать тут.
Люси родилась спустя три миллиона лет после этого исторического момента (впрочем, слово "момент" выбрано не совсем верно: разделение, скорее всего, происходило не в один этап и заняло достаточно много времени). Она относится к виду Australopithecus afarensis (австралопитеки) и по своим характеристикам уже очень сильно отличается от обезьян. Чуть позже палеонтологи обнаружили останки другого вида австралопитеков - Australopithecus anamensis. Их возраст был оценен в четыре миллиона лет. Как именно "очеловечивались" предки A. anamensis, ученым было неизвестно, так как все обнаруженные окаменелости были либо сильно старше, либо намного моложе Люси. Найти кости, попадавшие в промежуток от шести до четырех миллионов лет назад, исследователям не удавалось.
Новый предок
В начале 1990-х годов группа палеонтологов работала в пустыне Афар в Эфиопии в районе Арамис (Aramis). Место дислокации экспедиции находилось всего в 74 километрах от региона, где была обнаружена Люси. В 1994 году ученые обнаружили кости существа, очевидно относящегося к гоминидам (семейству, включающему в себя наиболее продвинутых приматов). Радиоактивная датировка показала, что возраст останков составляет 4,4 миллиона лет. То есть, они больше чем на миллион лет старше Люси, а значит, на миллион лет ближе к загадочному общему предку человека и шимпанзе.
Однако состояние останков было настолько плачевным, что исследователи не могли извлечь их из породы, где они находились. Ученым пришлось вырезать весь массив грунта, где были захоронены останки, и отвезти его в лабораторию. Следующие несколько лет исследователи очищали кости от породы при помощи игл под микроскопом. В конце концов палеонтологи достали из грунта 125 фрагментов скелета, включая куски черепа, задние и передние конечности. Причем передние сохранились практически полностью. Кроме того, ученые обнаружили рядом с Арди останки еще 36 особей того же вида.
Ученые выделили Арди в отдельный вид - Ardipithecus ramidus. На основании анализа тазовых костей исследователи сделали вывод, что найденный ими представитель A. ramidus был самкой. Тщательное исследование останков позволило специалистам заключить, что A. ramidus представлял собой промежуточную стадию на пути от общего предка к австралопитекам. Анатомические особенности Арди сочетают как продвинутые, так и примитивные черты, характерные для древних обезьян. Другими словами, Арди доказывает, что в эволюции человека была длинная переходная стадия, о которой до сих пор ученым не было известно.
Череп A. ramidus больше черепа шимпанзе, но меньше черепа австралопитеков. Утолщение над глазницами, найденное у Арди, нехарактерно для обезьян. По итогам анализа нижней части черепа, где при жизни проходили кровеносные сосуды и нервы, ученые заключили, что мозг A. ramidus был расположен в черепной коробке так же, как мозг современного человека.
Одно из важнейших изменений, которое положило начало выделению рода Homo, - это переход от передвижения на всех четырех конечностях к хождению на двух задних. По итогам анализа останков Арди палеонтологи заключили, что A. ramidus выбирали тот или иной способ в зависимости от обстоятельств. Отставленный в сторону большой палец ноги позволял Арди обхватывать ветки (правда прыгать с одной на другую A. ramidus, похоже, не могли). В отличие от современных обезьян палец был укреплен особой косточкой, поэтому A. ramidus могли достаточно уверенно ходить по земле, опираясь только на ноги.
Самые важные перестройки, необходимые для поддержания вертикального бипедализма (так ученые называют хождение на задних конечностях), произошли у предков рода Homo в тазовой области. Строение и расположение костей в верхней части таза позволяли Арди и ее родственникам передвигаться по земле, не раскачиваясь из стороны в сторону (именно так бегают на задних лапах шимпанзе). При этом на нижней части таза хватало места для размещения мощной мускулатуры нижних конечностей, необходимой для лазания по деревьям.
Запястья Арди были достаточно жесткими для того, чтобы держаться на ветках, однако по сравнению с запястьями современных горилл или орангутанов их можно было считать чрезвычайно гибкими. Ученые полагают, что A. ramidus перемещались по деревьям, опираясь на ладони, а не на костяшки пальцев.
Анализ найденных рядом с Арди останков других животных, а также исследование зубов показали, что она жила во влажном лесу и питалась фруктами, орехами и другой растительной пищей. Все эти факты вступают в противоречие с популярной гипотезой, предполагающей, что предки человека начали осваивать прямохождение уже после того, как перебрались с деревьев на открытые пространства.
Еще в 1980-х годах часть ученых предположили, что ключом к переходу на бипедализм стала моногамия. Такой способ межполовых отношений предполагает, что самец выбирает для размножения одну самку и не конкурирует с соплеменниками за остальных. Вместо борьбы сторонники моногамии вынуждены заботиться о своей партнерше и потомстве. В частности, они должны добывать для них еду, а это значительно удобнее делать, имея две свободные конечности.
Такая гипотеза кажется немного фантастической, однако теперь у исследователей появились основания для ее серьезного рассмотрения. Для борьбы за самок самцы дерутся друг с другом, определяя, кто сильнее. Для выяснения отношений им необходимы большие когти и зубы. Обнаруженные учеными зубы самцов A. ramidus, напротив, очень маленькие и аккуратные.
Тупик?
Безусловно, находка Арди является одним из самых значимых событий в палеонтологии последних лет. Однако пока рано однозначно помещать A. ramidus между общим предком человека и шимпанзе и австралопитеком A. anamensis. Основным препятствием к объявлению Арди новым "промежуточным звеном" является, как ни странно, ее возраст. Анатомические отличия между ардипитеками (представителями рода Ardipithecus) и австралопитеками очень велики и маловероятно, что все они накопились за 200-400 тысяч лет. Не исключено, что Арди является представителем боковой тупиковой ветви гоминид, которая в итоге зачахла. Стоит ожидать, что в ближайшем будущем по этому поводу будет сломано немало копий.